1、電催化氧化技術(shù)能有效降解生物難降解有機(jī)污染物,并具有二次污染風(fēng)險(xiǎn)小和操作靈活等優(yōu)點(diǎn),受到國內(nèi)外研究者的青睞。電極材料是電催化氧化技術(shù)的核心,與電催化氧化過程中有機(jī)物降解效果和電流效率密切相關(guān)。本文以二氧化鉛電極的改性為主要內(nèi)容,開展了電極電沉積條件優(yōu)化、改性,以及電催化氧化降解水中酚類污染物效能等方面的研究工作。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　采用熱沉積法制備了Ti基PbO2電極的SnO2-Sb2O3底層,采用電沉積法制備了電極的α

2、-PbO2中間層和β-PbO2表面活性層。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、開路電位及電催化氧化實(shí)驗(yàn)研究了電沉積條件對α-PbO2中間層和β-PbO2表面活性層形貌、結(jié)構(gòu)與性能的影響。確定α-PbO2中間層的優(yōu)化條件為:電流密度3mA/cm2,電沉積溫度40℃,電沉積時(shí)間1h;β-PbO2表面活性層的優(yōu)化條件為:電流密度15mA/cm2,電沉積溫度65℃,電沉積時(shí)間1h。
　　利用β-PbO2電極電催化氧化降解

3、水中苯酚,研究了苯酚降解過程中有機(jī)物礦化、降解動(dòng)力學(xué)、電流效率和能耗情況,并利用高效液相色譜(HPLC)檢測分析了苯酚降解的中間產(chǎn)物,提出苯酚可能的降解路徑。循環(huán)伏安曲線表明苯酚可以被β-PbO2電極直接氧化,該氧化過程受吸附過程控制。β-PbO2電極電催化氧化降解苯酚過程符合一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。
　　通過向β-PbO2電極的電沉積液中添加碳納米管(CNT)制備了CNT改性PbO2電極(CNT-PbO2)。但CNT的單獨(dú)添加并不能

4、將CNT摻雜到β-PbO2電極的膜層中,故在電沉積液中又添加了表面活性劑,在表面活性劑的作用下可成功地將CNT摻雜到β-PbO2電極的膜層中。對比研究了陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(LAS)和陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對CNT摻雜效果的影響。SEM和X射線能譜分析(EDS)結(jié)果表明,在陰離子表面活性劑的作用下有更多的CNT摻雜到膜層中。在LAS作用下制備的CNT改性PbO2電極(LAS-CNT-PbO2)具有更

5、高的電催化活性、電流效率和使用壽命,對4-CP的降解速率和使用壽命分別為傳統(tǒng)β-PbO2電極的2.35和1.87倍。
　　利用LAS-CNT-PbO2電極對水中毒性有機(jī)污染物4-氯酚(4-CP)的氧化情況進(jìn)行了研究。首先,采用循環(huán)伏安技術(shù)研究了pH值、溫度和4-CP濃度對4-CP氧化反應(yīng)的影響。結(jié)果表明:堿性體系有利于4-CP的氧化,隨著溫度和4-CP濃度的升高,4-CP氧化峰電位負(fù)移。然后,研究了LAS-CNT-PbO2電極電催

6、化氧化降解4-CP過程中,電流密度、4-CP初始濃度、電解質(zhì)濃度和溫度等實(shí)際操作條件對4-CP去除率、有機(jī)物礦化、降解動(dòng)力學(xué)和電流效率的影響。在LAS-CNT-PbO2電極電催化氧化4-CP過程中,電流密度越高和4-CP初始濃度越低,有機(jī)物的礦化程度越高,但電流效率越低。溫度越高,4-CP和TOC去除率越高,電流效率越高。電解質(zhì)濃度對電催化氧化過程的影響不大。4-CP的降解過程符合一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。此外,利用HPLC對4-CP降解的中

7、間產(chǎn)物進(jìn)行了鑒定,推測出4-CP的可能降解路徑,并考察了降解液的可生化性與毒性變化,結(jié)果表明,降解120min后,4-CP降解液的可生化性明顯提高,毒性明顯降低。
　　向LAS-CNT-PbO2電極的電沉積液中添加Ce(NO3)3,制備了Ce與CNT復(fù)合改性PbO2電極(Ce-LAS-CNT-PbO2)。由SEM、EDS和XRD結(jié)果可知,Ce與CNT確實(shí)被引入到了Ce-LAS-CNT-PbO2電極中,Ce-LAS-CNT-PbO2

8、電極具有較β-PbO2、Ce-PbO2和LAS-CNT-PbO2電極更小的晶粒尺寸和更大的活性表面積。由[Fe(CN)6]4–/[Fe(CN)6]3–體系中的循環(huán)伏安、羥基自由基產(chǎn)生能力測試、電催化氧化4-CP實(shí)驗(yàn)及加速壽命實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,Ce與CNT的復(fù)合摻雜可在LAS-CNT-PbO2電極的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了PbO2電極的電催化活性和使用壽命。比較Ce-LAS-CNT-PbO2電極和Ce-CNT-SnO2電極發(fā)現(xiàn),雖然前者的電催化活性